В квантовой гонке каждый является победителем и проигравшим.

Наблюдение за скремблированными порядками операцийГруппа физиков во главе с Филипом Вальтером из Венского университета внедрила новое измерение, названное «причинным свидетелем», которое позволяет им наблюдать, как Алиса выигрывает и проигрывает одновременно.

Этот захватывающий метод измерения был разработан теоретической группой Часлава Брукнера в Австрийской академии наук. Формально причинный свидетель — это математический инструмент, позволяющий определить, можно ли описать эксперимент, не прибегая к наложенным порядкам.

Используя этот новый инструмент, физики могли сделать больше, чем просто увидеть, как Алиса выигрывает и проигрывает в суперпозиции: они могли количественно оценить степень, в которой две ситуации фактически накладывались друг на друга.Вместо того чтобы проводить микроскопическую квантовую гонку, ученые наложили порядок, в котором две квантовые операции воздействовали на частицы света. В своем эксперименте физики поместили фотоны — частицы света — в суперпозицию двух разных путей.

Затем каждый путь был проложен в разном порядке с помощью двух разных квантовых операций. Хотя в прошлом команда создавала такую ​​суперпозицию порядков квантовых операций, ранее они могли проверять суперпозицию только косвенно.Чтобы реализовать причинный свидетель, физикам нужно было разработать схему, которая позволила бы им извлекать информацию изнутри очень хрупкого квантового процесса, не разрушая его.

Для этого они использовали другую квантовую систему, чтобы по существу поднять флаг, когда фотон проходит через одну из квантовых операций. Хотя это могло привести к коллапсу системы, физики нашли новый трюк, чтобы измерить дополнительную квантовую систему, сохранив при этом суперпозицию.

Их новая техника позволила им извлекать информацию только об общей суперпозиции, а не о порядке операций. По результатам этих измерений они подтвердили, что фотоны действительно прошли обе квантовые операции в двух порядках одновременно.Будущие последствия

Тот факт, что порядок квантовых операций может быть помещен в квантовую суперпозицию, открывает новую площадку для исследований в области квантовой механики. С теоретической точки зрения на это уже указывает большое количество исследований и предложений о роли «причинных отношений» в квантовой механике.

Однако претворить эти предложения в лабораторные эксперименты непросто. «Наша экспериментальная демонстрация является значимым шагом вперед в этой области, поскольку она демонстрирует, как извлекать информацию из этих процессов, не нарушая их квантовую природу», — говорит Джулия Рубино, ведущий автор исследования.Следующая цель группы — использовать новые технологические достижения для создания суперпозиций более сложных процессов.

Это позволит им глубже понять взаимосвязь между причинными отношениями и квантовой механикой. Кроме того, он представляет собой новый интересный способ оптимизации задач, выходящий за рамки того, что возможно при использовании стандартных квантовых компьютеров с фиксированным порядком операций.


Портал обо всем